[發明專利]用于耦合光纖輸入/輸出的具有結構化反射表面的耦合裝置

有效

• 申請號: 201380019960.6
• 申請日: 2013-03-05
• 公開（公告）號: CN104364689A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: S.李;R.R.瓦蘭斯;K-f.海伊;M.吉恩;M.K.巴諾斯基;R.D.丹嫩貝格
• 申請（專利權）人: 納米精密產品股份有限公司
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 趙燕青

相關申請的交叉引用

本申請要求于2012年3月5日提交的美國臨時專利申請號61/606,885的優先權，其全文通過引用方式并入于此。下述指出的所有的公開通過引用方式并入于此。

技術領域

本發明涉及光纖信號傳輸，尤其一種用于物理地以及光學地耦合光纖的裝置，用于指定各光信號路徑。

背景技術

鑒于用于現代數據傳輸的日益增加的帶寬需求(例如，用于高清晰視頻數據)，光纖信號傳輸在數據通信中變得無處不在。光信號通過光纖和相關連接件以及交換器的網絡在光纖上被傳輸。對于給定的物理尺寸/空間，所述光纖與銅線相比展示了明顯更高的帶寬數據傳輸能力以及更低的信號損失。

在光纖信號傳輸中，除了其終止端之外，光信號和電信號的轉化在光纖上發生。具體地，在光纖的輸出端，來自光纖的光線通過轉換接收器被探測到并且轉化為電信號用于下游進一步的數據處理(即光至電的轉化)。在光纖的輸入端，電信號通過轉換發射器被轉化為要輸入光纖中的光(即電至光的轉化)。

為了耦合光纖的輸入/輸出至發射器/接收器，需要例如透鏡的光學元件以平行和/或聚焦來自光源(例如，激光)的光線在光纖的輸入端，并且用以準直和/或聚焦來自光纖輸出端的光線進入光敏二極管探測器。為了獲得可接受的信號水平，光纖必須以高公差被精確地對齊至發射器和接收器，以使光纖相對于發射器和接受器被精確地對齊至所支撐的各光學元件。在過去，鑒于實現所需的光學對準需要的內部光學元件以及結構，發射器和接收器設置有具有連接端口的耦合結構，光纖使用終止光纖的連接器耦合到所述連接端口。鑒于光纖是易碎的，其在物理連接至發射器和接收器結構期間和之后必須小心輕放。因此，所述發射器和接收器以及具有連接端口的相關結構一般是笨重的，其占用大量空間，從而使它們不適合使用在更小的電子裝置中。至今為止，用于光纖以及發射器和接收器的耦合結構對于給定端口數一般非常昂貴并且尺寸較大。

在多通道光纖傳輸中，上述提到的光纖數據傳輸存在的缺點被加重。光纖相對于發射器和接收器的連接和光學對準必須被裝配，并且各部件必須以亞微米級精度組裝。好像具有這樣的精密水平的各部件不夠挑戰性一樣，為了經濟地生產所述各部件，其應該在全自動、高速度工藝中完成。

所需的是改進的結構用于光纖的物理地以及光學地耦合輸入/輸出，其在降低成本的情況下，提高可制造性、易用性、功能性以及可靠性。

發明內容

本發明提供一種耦合裝置，其用于物理地以及光學地耦合光纖的輸入/輸出端以指定光信號的路徑。所述裝置可被實施用于物理地以及光學地耦合光纖至光學接收器和/或發射器，其在降低成本的情況下，提高可制造性、易用性以及可靠性，從而克服了現有技術結構的許多缺陷。

根據本發明，所述耦合裝置包括結構化表面，其作為光學元件，此光學元件通過反射(其也可包括入射光的偏轉與衍射)指引光線至/來自光纖的輸入/輸出端。所述耦合裝置還包括光纖保持結構，其相對于結構化反射表面牢固地和準確地對齊光纖。在一實施例中，所述光纖保持結構包括至少一個凹槽(或者一個或者更多的凹槽)，其以光纖的端部以確定的距離至并且對齊于結構化反射表面的方式積極地容納光纖。結構化反射表面的位置與方向相對于光纖保持結構是固定的。在一實施例中，所述光纖保持結構以及結構化反射表面被限定在耦合裝置的同一(例如，單塊)結構上。在一替代性實施例中，光纖保持結構以及結構化反射表面被限定在分離式結構上，該分離式結構被連接在一起以形成耦合裝置。

所述結構化反射表面可構造成平面、凹面或者凸面。在一實施例中，結構化反射表面具有鏡面加工的光滑表面。其可被反光的紋理表面代替。所述結構化反射表面可具有統一的表面特征，或者不同的表面特征，例如不同的平滑度和/或不同程度的紋理，或者光滑面和紋理表面的不同區域的組合來制成結構化反射表面。所述結構化反射表面可有一表面輪廓和/或光學特征，其對應于至少一個下述等價的光學元件：鏡子、聚焦透鏡、發散透鏡、衍射光柵，或者上述的組合。所述結構化反射表面可有多于一個的區域，其對應于不同的等價光學元件(例如，發散環形區域包圍的聚焦中心區域)。在一實施例中，結構化反射表面被限定在不能穿過表面傳輸光線的不透明材料上。